大脑衰老可逆转,只需注入年轻脑脊液,「返老还童」登Nature

人工智能学家 2022-05-14 17:52

来源:FUTURE远见 
选编:闵青云 

「老喽,记不住喽。」随着年龄的不断增长,不少人都会发出这样的感叹——记忆力逐渐下降。


那么是否存在一种方法,可以让这种自然现象「逆天改命」呢?


Nature说:有的。


斯坦福大学在Nature最新发表的一项研究发现:将年轻小鼠的脑脊液(CSF)注射到老年小鼠的大脑中,它的记忆力居然提升了!



具体来说,40%的老年小鼠在植入「小鲜肉」们的脑脊液几周后,还能回想起之前体验过的应激实验。

 

相比之下的对照组,那一波老年小鼠的这个数据仅为18%


研究人员认为,这种直接灌注年轻脑脊液的方法,能提高老年小鼠神经元的传导性,从而改善记忆的形成和回忆过程。

 

对此,波士顿儿童医院专家、哈佛医学院神经病学家MariaLehtinen表示:这是第一个证明注射脑脊液能真正改善认知功能的研究,所以这项研究是一个里程碑。它所开辟的新方向令人非常兴奋,我们可以将脑脊液作为一种治疗方法来应对各种疾病。

 

也有网友认为,这将是「阿兹海默症的希望」。


「吸」年轻的脑脊液,大脑「返老还童」


不难看出,在斯坦福这次的研究中,脑脊液是佩戴主角光环的关键点。

 

它是一种无色透明的液体,主要存在于我们的脑室和蛛网膜下腔:



脑脊液包围并支持着整个脑及脊髓,对外伤起一定的保护作用;还起着身体其它部位淋巴液所起的作用——清除代谢产物及炎性渗出物。

 

研究人员就是基于此,展开了让衰老大脑「返老还童」的实验。

 

首先登场的是「老年团」——18只20个月大的小鼠。

 

团队先给每一个「老年团」成员的脚上来3次轻微的电击,电击的同时还会伴随几次闪光和声音。

 

这样做的目的,是让它们能够形成一段特殊的记忆,也就是电击的痛觉和外界刺激(闪光、声音)建立联系。

 

然后登场的是「小鲜肉团」——年仅10周大的小鼠。

 

研究人员将「小鲜肉」们麻醉过后,从它们的大脑中提取脑脊液,一次大约10微升,这个容量大概是一滴血的十分之一。

 

当团队收集够了大约90微升的脑脊液后,便把它们放到一个特定的容器中,并且植入到8只「老年团」小鼠的后背。



容器中「小鲜肉」的脑脊液,会在7天时间里,会通过一个小管慢慢进入到「老年团」小鼠的大脑中。

 

而另外10只「老年团」小鼠作为对照组,则是在相同实验条件下,注入人工脑脊液。

 

接下来,就是见证奇迹的时刻。



再过了12天(距接受刺激记忆三周)之后,研究人员让「老年团」再次去面对外部刺激。

 

也就是当时电击时所伴随的闪光和声音,以此来观察它们是否会想起那段「痛的记忆」。

 

结果显示,近40%「吸」了年轻脑脊液的老年小鼠,在受到外部刺激时会出现恐惧等应激反应。

 

与之相反的是,在注入人工脑脊液的老年小鼠中,仅有18%会产生「痛的记忆」。

 

因此,研究人员认为,年轻的脑脊液会可以恢复一些衰老大脑的能力。

 

正如这项研究的合著者、斯坦福大学的神经学家TonyWyss-Coray所说:这项研究更广泛的含义是,衰老的大脑仍然是可塑的,并且有办法改善它们的功能。


为什么会这样?


为了探寻为什么年轻脑脊液会影响记忆力,研究人员对老年小鼠的海马体进行了分析。


结果发现,在注射年轻脑脊液6天后,老年小鼠海马体中的少突胶质细胞(Oligodendrocyte)基因表达明显增加。



少突胶质细胞是一种会在神经元末梢产生髓鞘的细胞。

 

产生的髓鞘富含脂肪和蛋白质,可以将神经元轴突包裹起来

 

简单来说,它可以类比为电线外部的绝缘层。

 

作用也与之相似,主要是为了保证内部神经元之间的信息传输更加通畅。



更进一步来看,少突胶质前体细胞的增殖与少突胶质细胞前体细胞(OPC)有关。

 

研究人员发现,注入年轻脑脊液后,老年小鼠海马体中的少突胶质前体细胞增加了1倍多。

 

在细胞增多3周后,髓鞘也随之增加。

 

这表明,年轻脑脊液是通过调节少突胶质细胞来改善老年小鼠记忆力的。


为了明确背后机制,团队进一步研究了被年轻小鼠脑脊液激活的信号转导通路。


结果表明,在注入年轻脑脊液后,基因表达中增量最明显的是血清应答因子(SRF),它编码一种启动细胞增殖和分化的转录因子。


通过在培养皿中将年轻脑脊液注入到OPC中,研究人员发现6小时后,SRF表达恢复到基线水平,与细胞周期和增殖相关的下游靶点发生上调。


由此,实验证明年轻脑脊液激活了老年小鼠体内的SRF通道。



与此同时,研究人员还发现,成纤维细胞生长因子FGF17是SRF信号转导的候选因子。

 

在向普通老年小鼠脑脊液中加入FGF17后,发现它能诱导OPC增殖,小鼠的记忆也会有所改善。

 

并且在用年轻脑脊液处理过的OPC中,加入FGF17的抑制剂时,OPC增殖也会受到影响。

 

以上多种实验均指出,FGF17是在衰老的大脑中恢复少突胶质细胞功能的关键靶点。


波士顿儿童医院的专家MiriamZawadzki和MariaK.Lehtinen在Nature发文点评了这项研究。

 

他们表示,这项研究对在脑脊液中加入药物治疗疾病有所启发,尤其是治疗衰老引起的疾病。


为让大脑「重返青春」,科学家们脑洞大开


此项研究由Wyss-Coray教授领衔。


他是斯坦福大学神经科学方面的专家,1992年博士毕业于瑞士伯尼尔大学免疫学。


两位通讯作者Tal Iram博士(左)和Tony Wyss-Coray教授(右)(图片来源:斯坦福大学个人主页)

 

他领导实验室的研究方向主要有大脑老化、神经退化,重点关注与年龄相关的认知能力下降、阿尔兹海默症问题。

 

此前,他们曾发现将年轻小鼠的血液输送给老年小鼠后,后者的大脑会恢复活力,这项研究曾登上Nature Medicine

 

并找到了其中发挥关键作用的蛋白VCAM1,如果阻断VCAM1的表达,就能让老年小鼠的学习记忆能力有所恢复。

 

后面,Wyss-Coray教授还进一步发现,人类脐带血也能让老年小鼠的大脑「重返青春」。

 

当然,除了Wyss-Coray教授团队,全球还有不少科学家都在让大脑「重返青春」这件事儿上,脑洞大开。

 

去年,Nature Aging上一篇研究表明,移植粪便里的菌群,也能让衰老大脑逆转。

 

来自艾尔兰科克大学的研究人员表示,通过把年轻小鼠粪便中滤出的微生物,饲管喂给老年小鼠后,老年小鼠随衰老而出现的一些免疫变化发生了逆转。

 

这些变化包括外周血液中免疫细胞的增多,以及海马体中的小胶质细胞回到了年轻时的形态。

 

另一边,波士顿大学的科学家则招募了年轻人、老年人各42名进行试验。

 

他们发现,短暂的脑部电刺激或可逆转老年人大脑中由衰老造成的一部分影响。


OneMoreThing


值得一提的是,Wyss-Coray教授的相关研究,启发了此前备受争议的人类换血试验。


也就是那场著名的「硅谷富豪换血」。


2016年,由美国公司Ambrosia主导,全世界首个利用年轻人的血液「治疗」衰老的临床试验开展。


Ambrosia联合创始人Karmazin表示,他正是被Wyss-Coray教授的研究所启发,才发起了这项临床试验。


据报道,当时这项研究共招募了600名35岁以上的志愿者,研究人员将在2天内给每名志愿者输入1.5升健康年轻人的血液。


前来参加试验的志愿者,每人还需支付高达8000美元的相关费用……显然是富人的游戏了。


当时爆料美国著名企业家与风险资本家、PayPal联合创始人彼得·蒂尔(PeterThiel)对此事表现出极大的兴趣。


……


不过话说回来,这类「返老还童」的研究的确在推进过程中,的确更容易引发伦理方面的讨论。


论文地址:
https://www.nature.com/articles/s41586-022-04722-0
 
参考链接:
[1]https://www.nature.com/articles/d41586-022-01282-1
[2]https://www.statnews.com/2022/05/11/transfusion-of-young-cerebrospinal-fluid-is-memory-elevating-elixir/
[3]https://baike.baidu.com/item/%E8%84%91%E8%84%8A%E6%B6%B2/1184536
[4]https://www.youtube.com/watch?v=7B1w6lDw-yM

--量子位

未来智能实验室的主要工作包括:建立AI智能系统智商评测体系,开展世界人工智能智商评测;开展互联网(城市)大脑研究计划,构建互联网(城市)大脑技术和企业图谱,为提升企业,行业与城市的智能水平服务。每日推荐范围未来科技发展趋势的学习型文章。目前线上平台已收藏上千篇精华前沿科技文章和报告。


  如果您对实验室的研究感兴趣,欢迎加入未来智能实验室线上平台。扫描以下二维码或点击本文左下角“阅读原文”


推荐阅读